Молниезащита зданий и сооружений

Тема 3.  Безопасность на производстве.

Лекция 3.    Молниезащита зданий и сооружений.

3.3. Молния и молниезащита.

.3.3.1. Классификация молниеприемников.

3.3.2. классификация защищаемых объектов.

3.4. статистическое электричество и защита от него.

3.3. Молния и молниезащита.

Физические процессы, проходящие в атмосфере Земли , приводят к образованию электрических зарядов, потенциал которых может достигать 1 млрд.В. При повышении напряженности электрического поля до критических значений возникает разряд, сопровождающийся ярким свечением (молния) и звуком (гром).

1.      молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько км., развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением.

Сила тока в канале молнии может достигать 200000А. Время существованиямолнии 0,1-1с. температура канала молнии составляет 6000-10000°С и более. Скорость разряда до 100 тыс км/с.

От молнии погибает 5-10 человек в год в крае:

Ежегодно на земном шаре бывает до 44 тыс. гроз. Продолжительность их в пределах часа.

Иногда после сильного разряда линейной молнии появляется шаровая – светящийся шар диаметром 5-30см., путь движения которого непредсказуем.

Воздействия молнии подразделяются на две основные группы:

А. Первичные – вызванные прямым ударом молнии. Опасность прямого удара и вторичных воздействий молнии для зданий и сооружений, находящихся в них людей и животных, определяется, с одной стороны, параметрами азрядов молнии, а с другой, конструктивными и технологическими характеристиками объекта (наличием взрыво- или пожароопасных зон, огнестойкостью строительных конструкций, видом вводимых коммуникаций, их расположением внутри объекта). Наиболее подвержены действию молнии высокие строения, трубы, мачты и опоры ЛЭП, отдельно стоящие высокие деревья.

Б. Вторичные – вызванные проявлением в виде электростатической и электромагнитной индукции.

Электростатическая индукция – возникает в результате действий эл. зарядов грозовых облаков на наземные предметы.

Электромагнитная индукция – возникает в результате быстрых изменений тока молнии, запас высоких потенциалов – в результате действия молнии на различные металлические коммуникации.

Вторичные проявления молнии опасны тем, что возможно искрение. Устранить искрообразование можно посредством заземления всех металлических элементов.

2.      молниезащита – это комплекс мероприятий, направленных на предотвращение прямого удара молнии в объект или на устранение опасных последствий, связанных с прямым ударом. К этому комплексу относятся также средства защиты, предохраняющие объект от вторичных воздействий молнии.

Средствами защиты от прямых ударов молнии служит молниеотвод – устройство, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии и отводя его ток в землю.

Молниеотводы разделяются на отдельно стоящие, обеспечивающие растекание тока минуя объект или устанавливаются на самом объекте. При этом растекание тока происходит по контролируемым путям так, что обеспечивается низкая вероятность поражения людей, животных от взрыва или пожара.

Рассмотрим, из каких основных элементов состоит молниеотвод:

Молниеотвод состоит:

      из молниеприемника;

      опоры;

      токоотвода;

      заземлителя.

Однако на прктике они могут образовать единую конструкцию, например:

Металлическая мачта или ферма здания представляет собой молниеприемник, опору и токоотвод одновременно.

3.3.1.      Классификация молниеприемников.

А. Стержневые (вертикальные);

Б. Тросовые (горизонтальные, антенны);

В. сетки;

Г. комбинированные.

Стержневые и тросовые молниеотводы могут быть как отдельностоящие, так и устанавливаемые на объекте. Тросовые молниеотводы выполняют из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм. Молниеприемные сетки укладываются на неметаллическую кровлю защищаемых зданий и сооружений. Однако укладка сеток рациональна лишь на зданиях с горизонтальными крышами, где равновероятно поражение молнией любого их участка.

При больших уклонах крыши наиболее вероятны удары молнии вблизи с конька, и в этих случаях укладка сетки по всей поверхности кровли приведет к неоправданным затратам металла. Более экономична установка стержневых или тросовых молниеприемников, в зону защиты которых входит весь объект.

3.3.2.      Классификация защищаемых объектов.

Тяжесть последствий удара молнии зависит, прежде всего, от взрыво- или пожароопасности здания или сооружения при термических воздействиях молнии, а также искрениях и перекрытиях, вызванных другими видами воздействия.

Например, в производствах, постоянно связанных с открытым огнем, процессом горения, применением несгораемых материалов и конструкций, протекание тока молнии не представляет большой опасности. Напротив, наличие внутри объекта взрывоопасной среды создает угрозу разрушений, человеческих жертв, больших материальных ущербов.

Поэтому принят дифференцированный подход к выполнению молниезащиты различных объектов. По степени защиты зданий и сооружений от воздействия атмосферного электричества молниезащита подразделяется на 3 категории.

Категория молниезащиты определяется назначением зданий и сооружений среднегодовой продолжительностью гроз, а также ожидаемым числом поражения здания или сооружения молнией в год.

К 1 категории отнесены производственные помещения, в которых в нормальных технологических режимах находятся и образуются взрывоопасные концентрации газов, паров, пылей и волокон.

Во 2 категорию попадают производственные здания и сооружения, в которых появление взрывоопасной концентрации происходит в результате нарушения нормального технологического режима, а также наружные установки, содержащие взрывоопасные жидкости и газы.

К 3 категории отнесены объекты, последствия поражения которых связаны с меньшим материальным ущербом, чем при взрывоопасной среде. К этой категории отнесены легкие строения в сельской местности, где чаще всего используются сгораемые конструкции.

3.4.             Статическое электричество и защита от него.

На предприятиях по производству строительных материалов и при изготовлении различных электрических конструкций, аппаратуры широко используют и получают в больших количествах и материалы, обладающие диэлектрическими свойствами, что способствует возникновению зарядов статического электричества.

Статическое электричество образуется в результате трения (соприкосновения или разделения) двух диэлектриков друг о друга или диэлектриков о металлы. При этом на трущихся веществах могут накапливаться электрические заряды, которые легко стекают в землю, если тело является проводником электричества и оно заземлено. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они получили название статического электричества.

Статическое электричество – это результат трения друг о друга двух диэлектриков или диэлектриков о металлы, которые могут накапливать электрические заряды и удерживать их продолжительное время.

Процесс возникновения и накопления электрических зарядов в веществах называется электризацией.

Суть электризации заключается в том, что нейтральные тела, не проявляющие в нейтральном состоянии электрических свойств, в условиях отрицательного контакта или взаимодействия становятся электрозаряженными.

При статической электризации напряжение относительно земли достигает десятков, а иногда и сотен тысяч вольт. Значения токов при явлениях статической электризации составляют, как правило, доли микроамперов (10¯³ - 10¯7А).

Опасность возникновения статического электричества проявляется в возможности образования эл. искры и вредном действии его на организм человека. Эта искра может служить причиной воспламенения горючих или взрывоопасных смесей газов, паров или пыли с воздухом.

Для воспламенения от электрической искры требуется минимальная энергия, так как малый объем газа от искры нагревается до высокой температуры за предельно короткое время.

Для воспламенения горючих газов, паров и жидкостей достаточно возникновения искры при разности потенциалов 300-3000 В.

Анализ причин пожаров и взрывов на производствах, на которых перерабатываются и используются взрывоопасные смеси, показал, что почти 60% всех взрывов происходят по причине статического электричества.

В производственных условиях возникновение и накопление статического электричества происходит последующим причинам:

Запишем причины возникновения статического электричества в производственных условиях:

1.      При транспортировании сжатых и сжиженных газов по трубопроводам и истечении их через отверстия. Особенно если в них содержится только распыленная жидкость, суспензия или пыль.

2.      При пневмотранспорте пылевидных и сыпучих материалов, при движении их в аппаратах.

3.      При сливе, наливе и перекачке светлых нефтепродуктов по трубопроводам и резиновым шлангам в резервуарные емкости. Сила тока электризации потока нефтепродуктов в трубопроводах зависит от: диэлектрических свойств и кинетической вязкости жидкости, от скорости потока, диаметра трубопровода и его длины, материала трубопровода, шероховатости и состояния его внутренних стенок, температуры жидкости.

4.      В процессах обработки материалов, а также при применении ременных передач и транспортерных лент.

5.      При движении автотранспортера, теелжек на резиновых шинах и людей по сухому изолирующему покрытию.

Статическое электричество оказывает вредное воздействие на организм человека, причем не только при непосредственном контакте с зарядом, но и за счет действия электрического поля, возникающего вокруг заряженных поверхностей.

Основные способы защиты от статического электричества.

1.      Заземление оборудования, сосудов и коммуникаций, в которых накапливается статическое электричество;

2.      Увеличение поверхностной проводимости диэлектриков;

3.      Увлажнение окружающего воздуха;

4.      Ионизация воздуха или среды нейтрализаторами статического электричества;

5.      Подбор контактных пар;

6.      Изменение режима технологического процесса.